ES2206878T3 - Procedimiento para la desnitracion de gases de la combustion. - Google Patents
Procedimiento para la desnitracion de gases de la combustion.Info
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Abstract
Procedimiento para eliminar los gases nitrosos de los gases de combustión de la planta de combustión con un procedimiento selectivo de reducción sin catalizador con medio de reducción inyectado en el gas de combustión por un atomizador. Como medio atomizador se usa gas de combustión (10) recirculado. Con la finalidad de mantener constantemente la temperatura en el punto de inyección (16), se varía la cantidad de gas de combustión recirculada. Aguas arriba del punto de inyección se introduce aire secundario (11) y con el fin de mantener constantemente la temperatura en el punto de inyección se varía la cantidad de aire secundario. El gas de combustión recirculado se elimina de la planta de combustión aguas arriba de un separador de polvo (6). La solución de amoniaco se evapora en un evaporador y se añade a continuación al gas de combustión recirculado.
Description
Procedimiento para la desnitración de gases de la
combustión.
La invención se refiere a un procedimiento para
la desnitración de gases de la combustión de instalaciones de
combustión, especialmente instalaciones de combustión de basuras
según el procedimiento
SNCR, en el que se inyecta un agente reductor a través de un medio de atomización en el gas de la combustión.
SNCR, en el que se inyecta un agente reductor a través de un medio de atomización en el gas de la combustión.
Para la desnitración de gases de la combustión
procedentes de instalaciones de combustión, especialmente
instalaciones de combustión de basuras se emplean actualmente dos
procedimientos diferentes. Se trata de la desnitración catalítica
(SCR - Reducción Catalítica Selectiva) y la desnitración no
catalítica (Reducción no Catalítica Selectiva). Ambos procedimientos
trabajan con amoníaco o con una solución acuosa amoniacal o con
urea como agentes reductores y reducen los óxidos de nitrógeno en
el gas de la combustión en N_{2} y H_{2}O (K. J.
Rhomé-Kozmiensky: Thermische Abfallbehandlung, EF Verlag für
Energie- und Umwelttechnik GMBH, 2ª edición, 1994, páginas 552 -
555).
En el procedimiento SNCR se conduce el agente
reductor a la cámara de combustión de la instalación de combustión.
Allí reacciona con los óxidos nítricos formados previamente para
formar nitrógeno y vapor de agua. Esta reacción se desarrolla en el
intervalo de temperaturas de 700 a 1100ºC, en el caso de empleo de
amoníaco como agente reductor con preferencia entre 850 y 950ºC,
estando un óptimo en 920ºC. La distribución del agente reductor en
la cámara de combustión se lleva a cabo habitualmente por medio de
toberas de dos substancias, que están instaladas sobre el lado
exterior de la cámara de combustión y como medio de atomización o
bien se emplea aire comprimido o vapor de agua. Los costes para el
empleo de estos dos medios de atomización son desfavorablemente
altos, puesto que debido a las grandes dimensiones de la cámara de
reacción se necesitan cantidades relativamente grandes de
ellos.
Se conoce por los documentos WO 90/05000 y US
5.240.689 procedimientos para la purificación de gases de la
combustión, en los que se utiliza gas de combustión recirculado
como medio de transporte y de atomización para los productos
químicos (agentes reductores). Esto conduce de una manera ventajosa
a una reducción de los costes, puesto que se puede emplear gas de
la combustión recirculado casi sin costes también en grandes
cantidades. De esta manera, se mejora la incorporación del agente
reductor a la corriente de gases de la combustión sometidos a
desnitración con una cantidad de inyección incrementada, como no es
posible por razones de costes con aire comprimido o vapor.
Otro problema en el empleo del procedimiento SNCR
en instalaciones de combustión de basuras consiste en que durante la
combustión de basura, los óxidos nítricos resultan en una
proporción predominante del nitrógeno del combustible y en que
debido a la falta de homogeneidad de la basura la aparición del gas
es extraordinariamente irregular en cuanto al lugar y es también muy
oscilante en el tiempo. Esto conduce a que las concentraciones en
el gas de la combustión oscilen igualmente en gran medida.
Para conseguir en estas condiciones todavía un
efecto reductor suficientemente bueno, es necesario que el agente
reductor sea añadido en un exceso grande. Esto conduce sin lugar a
dudas a un arrastre grande de amoníaco en el gas de humo, que debe
eliminarse de nuevo de manera costosa en la purificación de gases
de la combustión realizada a continuación para evitar las emisiones
de amoníaco.
Por último, se producen adicionalmente grandes
oscilaciones de la temperatura y de la potencia en la región de la
cámara de combustión posterior y en los lugares de la inyección del
agente de reacción. Esto conduce a que se desplace constantemente
la ventana de la temperatura que es óptima para la reacción y, por
no tanto, no se mantenga constante la temperatura en el lugar de la
inyección. Para poder seguir las oscilaciones locales del campo de
la temperatura óptima, se inyecta, por lo tanto, el agente reductor
sobre varios planos en la cámara de combustión. Estos planos se
conectan o desconectan de acuerdo con la temperatura respectiva. El
inconveniente de esta solución consiste en que, por una parte,
deben instalarse orificios adicionales en las paredes laterales y,
por otra parte, el gasto técnico del procedimiento es considerable.
Según los documentos WO 90/0500 y US 5.240.689, se inyecta agua
para la regulación de la temperatura de los gases de la combustión
y se varía la cantidad de productos químicos, respectivamente,
siendo esto último realmente costo.
La invención trata de evitar todos estos
inconvenientes. Tiene el cometido de indicar un procedimiento para
la desnitración de los gases de la combustión de instalaciones de
combustión según el procedimiento SNCR, en el que se inyecta un
agente reductor a través de un medio de atomización a través de un
lugar de inyección en el gas de la combustión, siendo utilizan como
medio de atomización gas de la combustión recirculado, que es de
coste favorable y con el que se consigue, sin gastos grandes en
cuanto a la técnica de procedimientos y de aparatos, una
temperatura constante del gas de la combustión en el lugar de la
inyección y en la región de la cámara de combustión posterior.
Según la invención, esto se consigue en un
procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 de la
patente porque para el mantenimiento constante de la temperatura en
el lugar de la inyección (16) se varía la cantidad del gas de la
combustión (10) recirculado y/o la cantidad del aire secundario
(11).
Las ventajas de la invención consisten en que el
procedimiento es, por una parte, de coste favorable, puesto que se
emplea gas de la combustión recirculado casi sin costes también en
grandes cantidades. De esta manera se mejora la incorporación del
agente reductor en la corriente de gases de la combustión que debe
someterse a desnitración con una cantidad de inyección incrementada,
como no es posible, por razones de costes, con aire comprimido o
vapor. Al mismo tiempo, por medio de esta medida se consigue una
mezcla y homogeneización adicionales de los gases de la combustión
propiamente dichos, con lo que se pueden homogeneizar las
oscilaciones de NOx y de la temperatura en la corriente de gases de
la combustión que debe someterse a desnitración.
La utilización de una cantidad relativamente
grande de gas de la combustión recirculado posibilita, además de
las ventajas mencionadas anteriormente, al mismo tiempo una
influencia sobre la temperatura en el lugar de la inyección. A
través de la variación de la cantidad inyectada se puede mantener
constante la temperatura de los gases de la combustión en el lugar
de la inyección en el intervalo de temperaturas que es óptimo para
la reacción de desnitración. Por lo tanto, no es necesario ya
seguir la ventana de la reacción por medio de varios planos de
inyección.
Habitualmente se alimenta aire secundario aguas
arriba del lugar de inyección. A través de la variación de la
cantidad de aire secundario se consigue que, durante el
funcionamiento con carga parcial, cuando la ventaja óptima de la
temperatura se desplaza en la dirección del lugar de inyección de
aire secundario, sea alimentado menos aire secundario, lo que
corresponde en la región de la carga parcial también a los
requerimientos de la combustión.
Además, es conveniente que el gas de la
combustión recirculado sea extraído aguas abajo del separador de
polvo de la instalación de combustión, puesto que el gas de la
combustión no está cargado ya con partículas de polvo, que podrían
inhibir el desarrollo de la reacción de desnitración.
Además, es ventajoso que la solución de amoníaco
sea evaporada en un evaporador y sea añadida a continuación al gas
de la combustión recirculado, porque de esta manera se puede
impedir la formación de condensaciones en los conductos de
alimentación.
Por último, es ventajoso que con el objeto del
mantenimiento constante del contenido de NOx del gas de la
combustión aguas abajo del lugar de la inyección, se varíe la
cantidad del agente reductor añadido. Éste es un método sencillo
para mantener valores de NOx predeterminados.
En el dibujo se representa un ejemplo de
realización de la invención con la ayuda de una instalación de
combustión de basuras, Solamente se muestran los elementos que son
esenciales para la comprensión de la invención. La dirección de la
circulación de los medios está designada con flechas.
A continuación se explica la invención con la
ayuda de ejemplos de realización y la figura.
La figura única muestra de forma esquemática una
parte de una instalación de combustión de basuras, en la que tiene
lugar una desnitración no catalítica de los gases de la combustión.
La instalación está constituida por una parrilla de combustión 1,
sobre la que se extiende una cámara de combustión 2, en la que se
conectan dos corrientes de aire vacías verticales 3 y una corriente
de aire concentrada horizontal 4 de una caldera 5. La salida de la
caldera 5 está conectada con la entrada de un separador de polvo 6,
en este caso un filtro eléctrico.
El material combustible 7, en el presente ejemplo
de realización basura es cargado sobre la parrilla de combustión y
es quemado bajo la alimentación de aire primario 8. En este caso,
se originan gases de la combustión 9. Para garantizar una
combustión completa, se sopla aire secundario 11 en la cámara de
combustión 2. Los gases de la combustión 9 llegan entonces a través
de las corrientes de aire vacías verticales 3 al separador de polvo
6, en el que se separan las partículas de polvo 12 contenidas
todavía en el gas de humo 9 y se descargan a través de la tolva 13.
El gas de la combustión liberado del polvo 12 circula a continuación
a un lavador no representado, en el que tiene lugar la
desulfuración de los gases de la combustión. Hasta aquí es el
procedimiento conocido. También se conoce la desnitración no
catalítica de los gases de la combustión 9 a través de la
alimentación de un agente reductor 14, en nuestro ejemplo de
realización amoníaco, a la cámara de combustión 2. El amoníaco 14
es inyectado en este caso a través de una tobera de dos substancias
15 instalada en la pared de la caldera, a través de un medio de
atomización que está bajo presión, a los gases de la combustión 9 a
desnitrar.
Como medio de atomización se emplea gas de humo
10 recirculado, estando previsto un único lugar de inyección 16 en
la cámara de combustión 2. El gas de la combustión 10 recirculado
es extraído aguas abajo del separador de polvo 6 y es alimentado a
la tobera 15 a través de un soplante 19, un conducto 17 y una
trampilla de regulación 18. El agente reductor 14 (amoníaco gaseoso)
es introducido en el conducto 17 y es mezclado allí con el gas de
la combustión 10 recirculado. El gas de la combustión 10
recirculado sirve como medio de atomización, con cuya ayuda se
introduce el amoníaco 14 en el lugar ideal (lugar de inyección 16)
en la cámara de combustión 2.
La mezcla de dos corrientes de gases es tanto
mejor cuando más se aproxime a 1 la relación de la corriente de
impulsos J
J = \rho_{j}* v_{j} \ ^{2}
/\rho_{m}* v_{m} \
^{2}
entre la corriente de gas inyectada J y la
corriente de gas principal m (\rho = densidad del gas y v =
velocidad del gas). Puesto que el gas de la combustión recirculado
10 está disponible casi sin costes en grandes cantidades, la
incorporación del agente reductor 14 gaseoso en la corriente de
gases de la combustión 9 a desnitrar se puede realizar con una
cantidad de inyección incrementada, lo que no es posible, por
razones de costes, con aire comprimido o vapor (estado actual de la
técnica), y de esta manera se mejora la mezcla de las corrientes de
gas. Al mismo tiempo, a través de esta medida se consigue una
mezcla y homogeneización adicionales de los gases de la combustión,
con lo que se igualan las oscilaciones de NOx y de la temperatura
en el gas de la combustión a
desnitrificar.
A través de una variación grande de la cantidad
de gas de la combustión recirculado 10 es posible mantener constante
la temperatura en el lugar de la inyección 16 en el intervalo de
temperaturas que es óptimo para el desarrollo de la reacción de
desnitración. Por lo tanto, no es necesario ya seguir la ventana de
la temperatura de reacción por medio de varios planos de inyección,
sino que es suficiente un lugar de inyección 16.
Este efecto se puede conseguir también a través
de la variación de la cantidad de aire secundario 11 alimentada
aguas arriba del lugar de la inyección 16.
Se consigue una mezcla especialmente buena,
cuando en el primer plano se inyecta el aire secundario 11, dotado
con una torsión, en la cámara de combustión y en el segundo plano
se inyecta el gas de la combustión 10 con una torsión opuesta con
respecto al aire secundario 11.
En otro ejemplo de realización, en lugar del
amoníaco gaseoso 14 como agente reductor, se evapora una solución
de amoníaco en un evaporador y a continuación se añade al gas de la
combustión recirculado 10.
A través de la modificación de la cantidad del
agente reductor 14 es posible mantener constante el contenido de
NOx y el contenido de NH_{3} en el gas de la combustión aguas
abajo del lugar de la inyección 16.
| 1 | Parrilla de la combustión |
| 2 | Cámara de combustión |
| 3 | Corriente de aire vacía vertical |
| 4 | Corriente de aire concentrada horizontal |
| 5 | Caldera |
| 6 | Separador de polvo |
| 7 | Basura |
| 8 | Aire primario |
| 9 | Gas de la combustión |
| 10 | Gas de la combustión recirculado |
| 11 | Aire secundario |
| 12 | Polvo |
| 13 | Tolva |
| 14 | Agente reductor |
| 15 | Tobera |
| 16 | Lugar de la inyección |
| 17 | Conducto para la pos. 2 |
| 18 | Trampilla de regulación |
| 19 | Soplante |
Claims (4)
1. Procedimiento para la desnitración de los
gases de la combustión (9) de instalaciones de combustión según el
procedimiento SNCR, en el que se inyecta un agente reductor (14), a
través de un medio de atomización, sobre un lugar de inyección (16)
en el gas de la combustión (9), donde como medio de atomización se
emplea gas de la combustión recirculado (10) y se alimenta aire
secundario (11) aguas arriba del lugar de la inyección (16),
caracterizado porque con objeto del mantenimiento constante
de la temperatura en el lugar de la inyección (16) se varía la
cantidad del gas de la combustión recirculado (10) y/o la cantidad
del aire secundario (11).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el gas de la combustión (10)
recirculado se toma aguas abajo de un separador de polvo (6) de la
instalación de combustión.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la solución de amoníaco es evaporada en
un evaporador y a continuación es alimentada al gas de la
combustión recirculado (10).
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque con objeto del mantenimiento constante
del contenido de NOx del gas de la combustión (9) se varía aguas
abajo del lugar de la combustión (16) la cantidad del agente
reductor (14) añadido.
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